Study of the basic laws of dissolution of gold and copper in solutions with an ultra-low concentration of sodium cyanide

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The work sets out to study the basic physicochemical dissolution patterns of gold, copper, and natural copper-containing minerals (chalcopyrite, bornite and azurite) in solutions with an ultra-low concentration of sodium cyanide (from 0.102∙10-3 to 4.08∙10-3 mol/L). The influence of various factors on the rate of dissolution of Au and Cu in solutions with ultra-low NaCN concentrations was studied by the rotating disk method; for natural copper minerals, the powder diffraction method was used. The concentration of gold and copper in solutions was determined by atomic absorption analysis. The chemical composition of the studied copper minerals was determined using the X-ray phase method, while the specific surface of the minerals was detected using a laser granulometer. The process of gold dissolution is shown to proceed in both diffusion and kinetic regions. In the diffusion region, the rate constant was 0.334∙10-6 L∙cm-2∙s-1/2∙rad-1/2; in the kinetic region – 0.919∙10-6 L∙cm-2∙s-1/2. The calculated value of the apparent activation energy for the diffusion region was 22.5 kJ/mol; for the kinetic region – 40.1 kJ/mol. The addition of glycine to a solution with an ultra-low concentration of sodium cyanide is shown to increase the specific dissolution rate of gold by 1.2 times: from 0.692∙10-9 to 0.82∙10-9 mol/cm2∙s. The process of copper dissolution is shown to take place in the diffusion r egion. The rate constant was 0.496∙ 10-6 L∙cm-2∙s-1/2∙rad-1/2 at an activation energy of 17.0 kJ/mol. With a fractional supply of sodium cyanide, the dissolution rate of copper minerals is reduced by 10–30% compared to a single load. The calculated apparent activation energy values for chalcopyrite, bornite, and azurite were 22.03, 24.2, and 24.1 kJ/mol, respectively. Thus, the use of ultra-low concentrations of NaCN in the process of cyanidation of gold and copper has a positive effect, which can be used i n the processing of gold-copper raw materials to significantly reduce the consumption of sodium cyanide.

About the authors

A. O. Vasilkova

Irkutsk Research Institute of Precious and Rare Metals and Diamonds

Author for correspondence.
Email: anastasiya.perepelkina.94@mail.ru

O. D. Khmelnitskaya

Irkutsk Research Institute of Precious and Rare Metals and Diamonds

Email: lab15@irgiredmet.ru

G. I. Voiloshnikov

Irkutsk Research Institute of Precious and Rare Metals and Diamonds

Email: greg@irgiredmet.ru

References

  1. Волынкина Е.П. Анализ состояния и проблем переработки техногенных отходов в России // Вестник Сибирского государственного индустриального университета. 2017. № 2. С. 43–49.
  2. Чантурия В.А., Макаров В.Н., Макаров Д.В. Экологические и технологические проблемы переработки техногенного сульфидсодержащего сырья: монография. Апатиты: Кольский научный центр РАН, 2005. 218 с.
  3. Gorlova O.E., Shadrunova I.V., Zhilina V.A. Development of deep and comprehensive processing processes of technogenic mineral raw materials in a viev of sustainable development strategy // XXIX IMPC 2018: Congress Proceeding (Moscow, 17–21 September 2018). Moscow, 2018. P. 3279–3287.
  4. Брагина В.И., Коннова Н.И. О комплексности переработки золотосодержащих руд // Современные технологии освоения минеральных ресурсов: сб. науч. тр. IX Междунар. науч.-техн. конф. (г. Красноярск, 16 сентября 2011 г.). Красноярск, 2011. С. 43–46.
  5. Фоменко А.И. Технологии переработки техногенного сырья. М.: Инфа-Инженерия, 2018. 137 с.
  6. Курганов К.П. Гравитационная технология для оценки и комплексной разработки техногенных образований благородных металлов // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Инженерные исследования. 2016. № 1. С. 49–56.
  7. Dementiev V., Khmelnitskaya O., Mullov V., Komlev M., Lanchakova O. The development plant testing of valuable metals recovery technology from pyrite cinders // 26th International mineral processing congress, IMPC 2012: Innovative processing for sustainable growth – conference proceedings (New Deli, 24–28 September 2012). New Deli, 2012. P. 2412–2420.
  8. Galtseva O., Bordunov S., Zhiganov A., Plotnikova I. Technology of gold-containing technogenic raw materials processing using the electric explosion method // Materials Science Forum. 2019. Vol. 942. Р. 30–39. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.942.30.
  9. Medina D., Anderson C.G. A review of the cyanidation treatment of copper-gold ores and concentrates. Metals. 2020. Vol. 10. Iss. 7. Р. 897. https://doi.org/10.3390/met10070897.
  10. Oraby E.A., Eksteen J.J., Tanda B.C. Gold and copper leaching from gold-copper ores and concentrates using a synergistic lixiviant mixture of glycine and cyanide // Hedrometallurgy. 2017. Vol. 169. P. 341 –345. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2017.02.019.
  11. Oraby E.A., Eksteen J.J. The leaching of gold, silver and their alloys in alkaline glycine-peroxide solution and their adsorption on carbon // Hydrometallurgy. 2015. Vol. 152. P. 199–203. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2014.12.015.
  12. Patent no. 2016/0194734, United States of America, A1. A process for copper and/or precious metal recovery / J.J. Eksteen, E.A. Oraby. Filed 04.09.2014; publ. 01.03.2016.
  13. Василькова А.О., Бывальцев А.В., Хмельницкая О.Д., Войлошников Г.И. Оценка возможности переработки техногенного сырья с применением ультранизких концентраций цианистого натрия // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2020. Т. 24. № 5. С. 1105–1112. https://doi.org/10.21285/1814-3520-20205-1105-1112.
  14. Каковский И.А, Поташников Ю.М. Кинетика процессов растворения. М.: Металлургия, 1975. 222 с.
  15. Wadsworth M.E., Zhu Ximeng, Thompson J.S., Pereira C.J. Gold dissolution and activation in cyanide solution: Kinetics and mechanism // Hydrometallurgy. 2000. Vol. 57. Iss. 1. P. 1–11. https://doi.org/10.1016/S0304-386X(00)00084-0.
  16. Каковский И.А., Набойченко С.С. Термодинамика и кинетика гидрометаллургических процессов. Алма -Ата: Наука, 1986. 269 с.
  17. Wadsworth M.E., Zhu Ximeng. Kinetics of enhanced gold dissolution: activation by dissolved lead // International Journal of Mineral Processing. 2003. Vol. 72. Iss. 1-4. P. 301–310. https://doi.org/10.1016/S0301-7516(03)00106-6.
  18. Каковский Ю.В., Черкасов Г.Ф. О механизме взаимодействия Cu, Ag, и Au с водными растворами KCN // Цветная Металлургия. 1974. № 4. С. 87–91.
  19. Пат. № 2705585, Российская Федерация, С22В 11/08. Способ извлечения золота из минерального сырья методом цианирования при перемешивании / А.В. Бывальцев, В.Е. Дементьев, О.Д. Хмельницкая, З.А. Маринюк; заявитель и патентообладатель АО «Иркутский научно-исследовательский институт благородных и редких металлов и алмазов» (АО «Иргиредмет»). Заявл. 12.11.2018; опубл. 12.11.2019. Бюл. № 32.
  20. Birich A., Stopic S., Friedrich B. Kinetic investigation and dissolution behavior of cyanide alternative gold leaching reagents // Scientific reports. 2019. Vol. 9. 7091–7101. https://doi.org/10.1038/s41598-019-43383-4.
  21. Jeffrey M.I., Breuer P.L., Choo W.L. A kinetic study that compares the leaching of gold in the cyanide, thiosulfate and chloride systems // Metallurgical and materials transactions. 2001. Vol. 32. P. 979–986. https://doi.org/10.1007/s11663001-0086-7.
  22. Barlow B., Fosso-Kankeu E., Nyembwe K.J., Waanders F., Malenga E.N. The Kinetic dissolution of copper from chalcopyrite-containing carbonatite tailings samples in sulphate media // 17th JOHANNESBURG Int’l Conference on Science, Engineering, Technology and Waste Management (Johannesburg 18–19 November 2019). Johannesburg, 2019. P. 63–68. https://doi.org/10.17758/EARES8.EAP1119256.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).